專利名稱：用于均質(zhì)充量壓燃發(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，并且尤其涉及用于均質(zhì)充量壓燃(HCCI)發(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此處的背景資料描述是為了大概介紹本發(fā)明的背景。目前署名的發(fā)明人的工作，在背景資料章節(jié)做了一定程度的描述，還有那些在申請時不可稱作現(xiàn)有技術(shù)的方面，這些都既不明顯又不隱含地認(rèn)作相對于本發(fā)明的現(xiàn)有技木。內(nèi)燃機(jī)在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。通過節(jié)氣門調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流。更具體地說，節(jié)氣門調(diào)整節(jié)流面積，這增加或減少進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流。當(dāng)節(jié)流面積增大時，進(jìn)入發(fā)動機(jī)的氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)整噴射燃料的速率以 提供期望的空氣/燃料混合物給氣缸和/或以獲得期望的轉(zhuǎn)矩輸出。點火正時控制系統(tǒng)調(diào)整火花正時從而獲得期望轉(zhuǎn)矩的最佳火花正時。増大提供給氣缸的空氣的數(shù)量且優(yōu)化提供給氣缸的燃料和火花正時就增大發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出。已經(jīng)開發(fā)了發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)以控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩從而獲得期望轉(zhuǎn)矩并且還快速或即時改變轉(zhuǎn)矩水平。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于均質(zhì)充量壓燃(HCCI)發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)包括第一和第二模塊。該第一模塊確定在HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載。該第二模塊基于確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，該第二模塊通過控制HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。ー種用于控制均質(zhì)充量壓燃(HCCI)發(fā)動機(jī)的方法，包括確定在HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載、基于確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，通過控制HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。通過下文提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的更多適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和特定例子僅僅意圖用于說明并且不意圖限制發(fā)明范圍。本發(fā)明還提供了以下方案
I.一種用于均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括
第一模塊，其確定所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載；和
第二模塊，其基于所確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，所述第二模塊通過控制所述HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。2.如方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所確定的負(fù)載大于所述預(yù)定閾值時，所述第ニ模塊通過控制氣流和燃料質(zhì)量與燃料噴射正時中的至少ー者來增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。3.如方案2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二模塊通過經(jīng)由進(jìn)氣和排氣凸輪相位器分別控制進(jìn)氣門和排氣門正時來控制氣流。4.如方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所確定的負(fù)載小于所述預(yù)定閾值時，所述第ニ模塊通過控制燃料質(zhì)量與燃料噴射正時中的至少ー者來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。5.如方案 I所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一歩地包括第三模塊，其在所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時通過以次最優(yōu)運轉(zhuǎn)狀態(tài)運轉(zhuǎn)所述HCCI發(fā)動機(jī)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲備。6.如方案5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二模塊使所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增大小于或等于所述轉(zhuǎn)矩儲備的量。7.如方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載增大是以下至少ー者的結(jié)果(i )啟動空調(diào)(A/C )壓縮機(jī)、(i i )啟動動カ轉(zhuǎn)向(PS )泵和(i i i )切換變速器。8.如方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載增大是減速停供燃料(DFCO)事件結(jié)束的結(jié)果。9.如方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二模塊在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制期間增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。10.如方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述HCCI發(fā)動機(jī)以混合燃燒模式運轉(zhuǎn)吋，第四模塊通過控制所述HCCI發(fā)動機(jī)中的火花正時來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。11 ー種用于控制均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機(jī)的方法，所述方法包括
確定所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載；和
基于所確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，通過控制所述HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。12.如方案11所述的方法，進(jìn)ー步地包括，當(dāng)所確定的負(fù)載大于所述預(yù)定閾值時，通過控制氣流和燃料質(zhì)量與燃料噴射正時中的至少ー者來增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。13.如方案12所述的方法，進(jìn)ー步地包括，經(jīng)由進(jìn)氣和排氣凸輪相位器分別控制進(jìn)氣門和排氣門正時以控制氣流。14.如方案11所述的方法，進(jìn)ー步地包括，當(dāng)所確定的負(fù)載小于所述預(yù)定閾值時，控制燃料質(zhì)量與燃料噴射正時中的至少ー者來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。15.如方案11所述的方法，進(jìn)ー步地包括，在所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時通過以次最優(yōu)運轉(zhuǎn)狀態(tài)運轉(zhuǎn)所述HCCI發(fā)動機(jī)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲備。16.如方案15所述的方法，其中，增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩包括使所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增大小于或等于所述轉(zhuǎn)矩儲備的量。17.如方案11所述的方法，其中，所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載增大是以下至少ー者的結(jié)果(i)啟動空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)、(ii)啟動動カ轉(zhuǎn)向(PS)泵和(iii)切換變速器。18.如方案11所述的方法，其中，所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載增大是減速停供燃料(DFCO)事件結(jié)束的結(jié)果。19.如方案11所述的方法，進(jìn)ー步地包括，在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制期間增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。20.如方案11所述的方法，其中，進(jìn)ー步地包括，當(dāng)所述HCCI發(fā)動機(jī)以混合燃燒模式運轉(zhuǎn)時，通過控制所述HCCI發(fā)動機(jī)中的火花正時來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。


通過詳細(xì)描述和附圖將更完整地理解本發(fā)明，其中
圖I說明當(dāng)以均質(zhì)充量壓燃(HCCI)模式運轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)的時候轉(zhuǎn)矩的快速變化；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施的示例發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的原理框 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施的示例發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)的原理框 圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施的示例致動模塊的原理框圖；和圖5是流程圖，說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施的用于均質(zhì)充量壓燃(HCCI)發(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩控制的示例方法。
具體實施方式

下面的描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且決不意圖限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。為了清楚起見，圖中將使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件。本文所用的措詞"A、B和C中的至少ー個〃應(yīng)當(dāng)解釋成意味著使用非專用邏輯〃或〃的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，方法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行，只要不改變本發(fā)明的原理。本文所用的術(shù)語〃模塊〃可以指的是、屬于或包括專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共用的、專用的或組);其它的提供所述功能的適當(dāng)部件；或上述的ー些或全部的組合，例如在單片系統(tǒng)中。術(shù)語"模塊〃可以包括存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共用的、專用的或組)。上面所用的術(shù)語〃代碼〃可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指的是程序、例行程序、函數(shù)、類和/或?qū)ο?。上面所用的措詞"共用的"意味著來自多個模塊的一些或全部代碼可以使用單個(共用的)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個模塊的ー些或全部代碼可以由單個(共用的)存儲器來存儲。上面所用的措詞〃組〃意味著來自單個模塊的ー些或全部代碼可以使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個模塊的ー些或全部代碼可以使用一組存儲器來存儲。本文所述裝置和方法可以通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。計算機(jī)程序包括存儲在非暫時性有形計算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計算機(jī)程序還可以包括存儲數(shù)據(jù)。非暫時性有形計算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性例子是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。均質(zhì)充量壓燃(HCCI)發(fā)動機(jī)可以以不同模式運轉(zhuǎn)。在第一模式(亦稱"HCCI模式")中，氣缸中的壓縮使提供給氣缸的空氣/燃料(A/F)混合物燃燒。在第二模式(亦稱〃混合模式")中，火花引起提供給氣缸的A/F混合物的燃燒。在第二模式中，火花正時可以是用于快速地調(diào)整轉(zhuǎn)矩輸出的主要途徑。在快速或即時轉(zhuǎn)矩變化的這些時段期間，發(fā)動機(jī)可以次最佳運轉(zhuǎn)以便傳遞請求轉(zhuǎn)矩。在改變?nèi)剂狭髁恐罂刂瓶諝饬髁恳员銉?yōu)化空氣流量比，這可以為回到最佳運轉(zhuǎn)效率做準(zhǔn)備。然而，在第一模式中，火花正時不影響轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。因此，在以第一模式運轉(zhuǎn)的時候，燃料流量和/或噴射正時通常用于快速或即時調(diào)整轉(zhuǎn)矩輸出。正如前面提到的那樣，在改變?nèi)剂狭髁恐罂刂瓶諝饬髁恳员銉?yōu)化空氣流量比，這可以為回到最佳運轉(zhuǎn)效率或預(yù)計轉(zhuǎn)矩水平做準(zhǔn)備。具體地說，經(jīng)由節(jié)氣門、進(jìn)氣凸輪軸和/或排氣凸輪軸控制的空氣流量與基于發(fā)動機(jī)燃燒事件的參數(shù)像火花、燃料量或燃料噴射正時控制相比具有更慢的響應(yīng)。因此，響應(yīng)于發(fā)動機(jī)上的驟加/未預(yù)料到的負(fù)載，延遲可以產(chǎn)生噪聲、振動和/或聲振粗糙度(NVH)，這可以引起駕駛員不適。例如，圖I說明以HCCI模式運轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)的即時轉(zhuǎn)矩輸出的發(fā)動機(jī)測功機(jī)結(jié)果，對于不同氣缸(1-4)，通過改變?nèi)剂狭客瑫r空氣流量不變?？v軸10代表平均有效指示壓カ(IMEP)(例如，單位為kPa)，橫軸20代表發(fā)動機(jī)循環(huán)(例如，單位為曲柄角度或CAD)。因此，提出用于HCCI發(fā)動機(jī)中的快速轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法還可以用來在發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時通過次最佳運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲備。該轉(zhuǎn)矩儲備可以代表通過在指定速度或負(fù)載下改變快速致動器像燃料量、燃料正時和火花正時可獲得的附加轉(zhuǎn)矩的數(shù)量(例如，百分比)。當(dāng)發(fā)動機(jī)以混合燃燒模式運轉(zhuǎn)時，該系統(tǒng)和方法可以通過控制發(fā)動機(jī)中的火花正時而快速或即時控制發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。然而，當(dāng)發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時，該系統(tǒng)和方法可以確定發(fā)動機(jī)上的負(fù)載是否升高超出預(yù)定閾值。例如，該負(fù)載升高可以是(i)減速停供燃料(DFCO)事件結(jié)束、(ii)空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)的啟用、(iii)動カ轉(zhuǎn)向(PS)泵的啟用和/或變速器的換檔操作的結(jié)果。 當(dāng)該負(fù)載小于該預(yù)定閾值吋，該系統(tǒng)和方法可以通過控制燃料流量和/或燃料噴射正時而控制發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。替代地，當(dāng)該負(fù)載大于預(yù)定閾值吋，該系統(tǒng)和方法可以通過控制給發(fā)動機(jī)的燃料和空氣流量而增大發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。例如，該系統(tǒng)和方法可以控制進(jìn)氣和/或排氣凸輪軸正時以控制空氣流量(即每缸空氣量或APC)。具體地說，對于HCCI模式中的快速或即時轉(zhuǎn)矩變化，該系統(tǒng)和方法可以控制(i)噴入發(fā)動機(jī)中的燃料質(zhì)量和/或(ii)發(fā)動機(jī)中的燃料噴射正吋。另外，在混合模式中，該系統(tǒng)和方法可以控制火花正時用于快速或即時轉(zhuǎn)矩控制?，F(xiàn)在參照圖2,給出示范性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的原理框圖。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100包括發(fā)動機(jī)102，其根據(jù)來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入燃燒空氣/燃料混合物以產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。例如，發(fā)動機(jī)102可以是HCCI發(fā)動機(jī)，并因此可以以不同模式運轉(zhuǎn)。經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)108把空氣吸入發(fā)動機(jī)102中。僅僅舉例來說，進(jìn)氣系統(tǒng)108可以包括進(jìn)氣歧管110和節(jié)氣門112。僅僅舉例來說，節(jié)氣門112可以包括具有可旋轉(zhuǎn)閥片的蝶形閥。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣門致動器模塊116，其調(diào)節(jié)節(jié)氣門112的開度以控制吸入進(jìn)氣歧管110中的空氣量。從進(jìn)氣歧管110把空氣吸入發(fā)動機(jī)102的氣缸中。雖然發(fā)動機(jī)102可以包括多個氣缸，但是為了圖示目的，示出單個代表性氣缸118。僅僅舉例來說，發(fā)動機(jī)102可以包括
2、3、4、5、6、8、10和/或12個氣缸。ECM 114可以命令氣缸致動器模塊120選擇性地停用ー些氣缸，這可以在某些發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)下提高燃料經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動機(jī)102可以使用四沖程循環(huán)運轉(zhuǎn)。下面描述的四沖程是以進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程命名的。在曲軸(未示出)的每轉(zhuǎn)期間，在氣缸118內(nèi)發(fā)生四沖程中的兩個。因此，曲軸的兩轉(zhuǎn)是氣缸118經(jīng)歷全部四個沖程所必需的。在進(jìn)氣沖程期間，經(jīng)由進(jìn)氣門122把空氣從進(jìn)氣歧管110吸入氣缸118中。ECM114控制燃料致動器模塊124，其調(diào)節(jié)燃料噴射以獲得期望空燃比。燃料可以在中央位置或多位置噴入進(jìn)氣歧管110，例如在每個氣缸的進(jìn)氣門122附近。在不同實施中(未示出)，燃料可以直接噴入氣缸中或噴入與氣缸相關(guān)的混合室中。燃料致動器模塊124可以中斷向停用氣缸的燃料噴射。噴射的燃料與空氣混合并且在氣缸118中形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動機(jī)102可以是壓縮點火式發(fā)動機(jī)，在這種情況下，氣缸118中的壓縮引燃空氣/燃料混合物。替代地，發(fā)動機(jī)102可以是火花點火式發(fā)動機(jī)，在這種情況下，火花致動器模塊126根據(jù)來自ECM 114的信號使氣缸118中的火花塞128通電，這引燃空氣/燃料混合物?？梢韵鄬τ诨钊幱谄浞Q作上止點(TDC)的最高位置時的時間規(guī)定火花正吋。火花致動器模塊126可以由規(guī)定TDC前或后多久產(chǎn)生火花的正時信號控制。因為活塞位置直接與曲軸旋轉(zhuǎn)有夫，所以，火花致動器模塊126的操作可以與曲軸角同步。在不同實施中，火花致動器模塊126可以中斷向停用氣缸的火花供應(yīng)。產(chǎn)生火花可以稱為點火事件?；鸹ㄖ聞悠髂K126可以具有改變每個點火事件的火花正時的能力。火花致動器模塊126甚至可以在火花正時信號在上一點火事件與下一點火事件之間變化時能夠改變該下一點火事件的火花正吋。 在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動活塞向下，由此驅(qū)動曲軸。燃燒沖程可以定義為活塞到達(dá)TDC與活塞回到下止點(BDC)時的時間之間的時間。在排氣沖程期間，活塞開始從BDC向上移動并且經(jīng)由排氣門130排出燃燒副產(chǎn)物。燃燒副產(chǎn)物經(jīng)由排氣系統(tǒng)134從車輛排出。進(jìn)氣門122可以由進(jìn)氣凸輪軸140控制，而排氣門130可以由排氣凸輪軸142控制。在不同實施中，多個進(jìn)氣凸輪軸(包括進(jìn)氣凸輪軸140)可以控制氣缸118的多個進(jìn)氣門(包括進(jìn)氣門122)和/或可以控制多排氣缸(包括氣缸118)的進(jìn)氣門(包括進(jìn)氣門122)。同樣地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制氣缸118的多個排氣門和/或可以控制多排氣缸(包括氣缸118)的排氣門(包括排氣門130)。氣缸致動器模塊120可以通過禁止進(jìn)氣門122和/或排氣門130的開啟而停用氣缸118。在不同的其它實施中，進(jìn)氣門122和/或排氣門130可以由除凸輪軸以外的裝置例如電磁致動器控制?？梢杂蛇M(jìn)氣凸輪相位器148相對于活塞TDC改變進(jìn)氣門122開啟的時間?？梢杂膳艢馔馆喯辔黄?50相對于活塞TDC改變排氣門130開啟的時間。相位器致動器模塊158可以根據(jù)來自ECM 114的信號控制進(jìn)氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。當(dāng)實施吋，相位器致動器模塊158也可以控制可變氣門升程(未示出)。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可以包括向進(jìn)氣歧管110提供壓縮空氣的增壓裝置。例如，圖2示出渦輪增壓器，其包括由流過排氣系統(tǒng)134的熱排氣驅(qū)動的熱渦輪160-1。該渦輪增壓器還包括由渦輪160-1驅(qū)動的冷空氣壓縮機(jī)160-2，其壓縮引入節(jié)氣門112的空氣。在不同實施中，電カ驅(qū)動或由曲軸驅(qū)動的增壓器(未示出)可以壓縮來自節(jié)氣門112的空氣并且把壓縮空氣輸送給進(jìn)氣歧管110。廢氣門162可以允許廢氣繞過渦輪160-1，由此降低渦輪增壓器的增壓(進(jìn)氣壓縮量)。ECM 114可以通過增壓致動器模塊164控制渦輪增壓器。增壓致動器模塊164可以通過控制廢氣門162的位置來調(diào)整渦輪增壓器的增壓。在不同的實施中，可以通過增壓致動器模塊164控制多個渦輪增壓器。渦輪增壓器可以具有可變幾何形狀，其可以由增壓致動器模塊164控制。
中冷器(未不出)可以耗散壓縮空氣時產(chǎn)生的壓縮空氣充量中包含的ー些熱量。壓縮空氣充量還可以具有來自排氣系統(tǒng)134的部件的吸收熱。雖然為了圖示目的示出渦輪160-1和壓縮機(jī)160-2是分開的，但是它們可以彼此相連，使進(jìn)氣非常接近高溫排氣。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可以包括廢氣再循環(huán)(EGR)閥170，其選擇性地使廢氣改道回至進(jìn)氣歧管110。EGR閥170可以位于渦輪增壓器的渦輪160-1的上游。EGR閥170可以由EGR致動器模塊172控制。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可以使用RPM傳感器180測量曲軸的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)?？梢允褂冒l(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量發(fā)動機(jī)冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可以位于發(fā)動機(jī)102內(nèi)或冷卻劑循環(huán)的其它位置例如散熱器(未示出)處?？梢允褂眠M(jìn)氣歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量進(jìn)氣歧管110內(nèi)的壓力。 在不同的實施中，可以測量發(fā)動機(jī)真空，即環(huán)境空氣壓カ與進(jìn)氣歧管110內(nèi)壓カ之間的差值?？梢允褂觅|(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器186測量流入進(jìn)氣歧管110的空氣的質(zhì)量流量。在不同的實施中，MAF傳感器186可以位于還包含節(jié)氣門112的殼體中。節(jié)氣門致動器模塊116可以使用ー個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190監(jiān)測節(jié)氣門112的位置?？梢允褂眠M(jìn)氣溫度(IAT)傳感器192測量吸入發(fā)動機(jī)102中的空氣的環(huán)境溫度。ECM 114可以使用來自這些傳感器的信號為發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100作出控制決策。ECM 114可以與變速器控制模塊194通信以協(xié)調(diào)變速器(未示出)中的換檔。例如，ECM 114可以在換檔期間減小發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩。ECM 114可以與混合控制模塊196通信以協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)102和電動機(jī)198的運轉(zhuǎn)。電動機(jī)198還可以用作發(fā)電機(jī)，并且可以用來產(chǎn)生供車輛電氣系統(tǒng)使用和/或存儲在蓄電池中的電能。在不同的實施中，ECM 114、變速器控制模塊194和混合控制模塊196的不同功能可以并入一個或多個模塊中。改變發(fā)動機(jī)參數(shù)的每個系統(tǒng)可以稱為接收致動器值的致動器。例如，節(jié)氣門致動器模塊116可以稱為致動器，節(jié)氣門開ロ面積可以稱作致動器值。在圖2的例子中，節(jié)氣門致動器模塊116通過調(diào)整節(jié)氣門112的葉片的角度來獲得節(jié)氣門開ロ面積。同樣地，火花致動器模塊126可以稱為致動器，而相應(yīng)的致動器值可以是相對于氣缸TDC的火花提前量。其它致動器可以包括氣缸致動器模塊120、燃料致動器模塊124、相位器致動器模塊158、增壓致動器模塊164和EGR致動器模塊172。對于這些致動器，致動器值可以分別對應(yīng)于在用氣缸數(shù)、燃料供應(yīng)速度、進(jìn)氣和排氣凸輪相位器角度、增壓壓力和EGR閥開ロ面積。ECM 114可以控制致動器值以便促使發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生期望的發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在參照圖3，給出示范性發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的原理框圖。ECM 114的示范性實施包括駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202。駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202可以根據(jù)來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入確定駕駛員轉(zhuǎn)矩請求。駕駛員輸入可以基于加速器踏板的位置。駕駛員輸入還可以基于巡航控制，其可以是改變車速以維持預(yù)定車距的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202可以存儲加速器踏板位置對期望轉(zhuǎn)矩的ー個或多個映射，并且可以根據(jù)這些映射中選定的一個確定駕駛員轉(zhuǎn)矩請求。軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204在來自駕駛員轉(zhuǎn)矩模塊202的駕駛員轉(zhuǎn)矩請求與其它軸轉(zhuǎn)矩請求之間進(jìn)行仲裁?？梢酝ㄟ^包括發(fā)動機(jī)和/或電動機(jī)在內(nèi)的不同來源產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)矩(車輪處的轉(zhuǎn)矩)。轉(zhuǎn)矩請求可以包括絕對轉(zhuǎn)矩請求以及相對轉(zhuǎn)矩請求和坡道請求。僅僅舉例來說，斜坡請求可以包括對斜坡轉(zhuǎn)矩降至最小發(fā)動機(jī)停機(jī)轉(zhuǎn)矩或?qū)π逼罗D(zhuǎn)矩從最小發(fā)動機(jī)停機(jī)轉(zhuǎn)矩上升的請求。相對轉(zhuǎn)矩請求可以包括暫時或持續(xù)的轉(zhuǎn)矩降低或増大。軸轉(zhuǎn)矩請求可以包括檢測到正向車輪打滑時牽引控制系統(tǒng)請求的轉(zhuǎn)矩降低。正向車輪打滑發(fā)生在軸轉(zhuǎn)矩克服車輪與路面之間的摩擦并且車輪開始抵抗路面打滑的時候。軸轉(zhuǎn)矩請求還可以包括轉(zhuǎn)矩増大請求以抵消負(fù)向車輪打滑，這種情況下，因為軸轉(zhuǎn)矩為負(fù)，車輛的輪胎朝著相對于路面的另一方向滑動。軸轉(zhuǎn)矩請求還可以包括制動管理請求和車輛超速轉(zhuǎn)矩請求。制動管理請求可以在車輛停止時減小軸轉(zhuǎn)矩以確保軸轉(zhuǎn)矩不超過制動能力而固定住車輛。車輛超速轉(zhuǎn)矩請求可以減小軸轉(zhuǎn)矩以阻止車輛超過預(yù)定速度。軸轉(zhuǎn)矩請求還可以通過車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)產(chǎn)生。 軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204根據(jù)收到的轉(zhuǎn)矩請求之間的仲裁結(jié)果輸出預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求和即時轉(zhuǎn)矩請求。如下所述，來自軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求在用于控制發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的致動器之前可以由ECM 114的其它模塊選擇性地進(jìn)行調(diào)整。大體上，即時轉(zhuǎn)矩請求是當(dāng)前期望的軸轉(zhuǎn)矩量，而預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求是即刻可能需要的軸轉(zhuǎn)矩量。ECM 114因此控制發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100以產(chǎn)生等于即時轉(zhuǎn)矩請求的軸轉(zhuǎn)矩。然而，致動器值的不同組合可以產(chǎn)生相同的軸轉(zhuǎn)矩。ECM 114因此可以調(diào)整致動器值以允許向預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求的更快轉(zhuǎn)換，同時仍然把軸轉(zhuǎn)矩維持在即時轉(zhuǎn)矩請求。在不同的實施中，預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求可以是基于駕駛員轉(zhuǎn)矩請求。即時轉(zhuǎn)矩請求可以小于預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，例如當(dāng)駕駛員轉(zhuǎn)矩請求引起冰面上的車輪打滑的時候。在這種情況下，牽引控制系統(tǒng)(未示出)可以請求借助即時轉(zhuǎn)矩請求的降低，并且ECM 114減小發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為即時轉(zhuǎn)矩請求。然而，ECM 114控制發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100，以便一旦車輪打滑停止，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100能夠迅速地重新產(chǎn)生預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求。一般地說，即時轉(zhuǎn)矩請求與較高預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求之間的差值能夠稱為轉(zhuǎn)矩儲備。轉(zhuǎn)矩儲備可以代表發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100以最小延遲能夠開始產(chǎn)生的額外的轉(zhuǎn)矩量?？焖侔l(fā)動機(jī)致動器用來増大或減小當(dāng)前軸轉(zhuǎn)矩。如下文更詳細(xì)描述的，快速發(fā)動機(jī)致動器是與慢速發(fā)動機(jī)致動器對比著定義的。在不同的實施中，快速發(fā)動機(jī)致動器能夠在ー個范圍內(nèi)改變軸轉(zhuǎn)矩，此處，這個范圍是由慢速發(fā)動機(jī)致動器建立的。在這樣的實施中，這個范圍的上限是預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，而這個范圍的下限是由快速致動器的轉(zhuǎn)矩容量限制。僅僅舉例來說，快速發(fā)動機(jī)致動器可以僅僅能夠把軸轉(zhuǎn)矩減小第一量，此處，該第一量是快速致動器的轉(zhuǎn)矩容量的度量。該第一量可以基于由慢速發(fā)動機(jī)致動器設(shè)置的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化。當(dāng)即時轉(zhuǎn)矩請求在這個范圍以內(nèi)時，快速發(fā)動機(jī)致動器能夠用來促使軸轉(zhuǎn)矩等于即時轉(zhuǎn)矩請求。當(dāng)ECM 114請求輸出預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求吋，能夠控制快速發(fā)動機(jī)致動器改變軸轉(zhuǎn)矩為這個范圍的最高，其是預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求。一般地說，快速發(fā)動機(jī)致動器與慢速發(fā)動機(jī)致動器相比能夠更迅速地改變軸轉(zhuǎn)矩。慢速致動器可以比快速致動器更慢地響應(yīng)它們的相應(yīng)致動器值的變化。例如，慢速致動器可以包括機(jī)械構(gòu)件，它們需要時間響應(yīng)于致動器值的變化從ー個位置移動到另ー個。慢速致動器的特征還可以在于，一旦慢速致動器開始實施變化的致動器值時軸轉(zhuǎn)矩開始變化所花費的時間量。通常，慢速致動器的時間量將長于快速致動器的。另外，即使在開始變化之后，軸轉(zhuǎn)矩可以花費更長時間以完全響應(yīng)慢速致動器的變化。僅僅舉例來說，如果把快速致動器設(shè)置成適當(dāng)?shù)闹?，ECM 114可以把慢速致動器的致動器值設(shè)置為將使發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100能夠產(chǎn)生預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求的值。同吋，ECM 114可以把快速致動器的致動器值設(shè)置為在給了慢速致動器值的情況下促使發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100產(chǎn)生即時轉(zhuǎn)矩請求而不是預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求的值?？焖僦聞悠髦狄虼舜偈拱l(fā)動機(jī)系統(tǒng)100產(chǎn)生即時轉(zhuǎn)矩請求。當(dāng)ECM 114決定把軸轉(zhuǎn)矩從即時轉(zhuǎn)矩請求轉(zhuǎn)換為預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求吋，ECM 114把ー個或多個快速致動器的致動器值改變?yōu)橄鄳?yīng)于預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求的值。因為已經(jīng)基于預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置慢速致動器值，所以發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100能夠在僅僅由快速致動器施加的延遲之后產(chǎn)生預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求。換句話說，避免了使用慢速致動器從改變軸轉(zhuǎn)矩另外產(chǎn)生的更長的延遲。僅僅舉例來說，當(dāng)預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求等于駕駛員轉(zhuǎn)矩請求時，可以在由于暫時的轉(zhuǎn)矩 降低請求使即時轉(zhuǎn)矩請求小于駕駛員轉(zhuǎn)矩請求的時候形成轉(zhuǎn)矩儲備。替代地，可以通過增大預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求超出駕駛員轉(zhuǎn)矩請求來形成轉(zhuǎn)矩儲備，同時維持即時轉(zhuǎn)矩請求為駕駛員轉(zhuǎn)矩請求。所得到的轉(zhuǎn)矩儲備能夠吸收所需軸轉(zhuǎn)矩的突然増大。僅僅舉例來說，來自空氣調(diào)節(jié)器或動カ轉(zhuǎn)向泵的突加負(fù)載可以通過増大即時轉(zhuǎn)矩請求得到平衡。如果即時轉(zhuǎn)矩請求的增大小于轉(zhuǎn)矩儲備，就能夠通過使用快速致動器迅速地產(chǎn)生増大。然后也可以增大預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求以重新建立前述的轉(zhuǎn)矩儲備。轉(zhuǎn)矩儲備的另一示例使用是減少慢速致動器值的波動。由于它們的較低速，改變慢速致動器值可以產(chǎn)生控制不穩(wěn)定性。另外，慢速致動器可以包括機(jī)械零件，它們在頻繁移動時可以抽取更多動力和/或磨損得更快。形成充分的轉(zhuǎn)矩儲備允許通過借助即時轉(zhuǎn)矩請求改變快速致動器而做出期望轉(zhuǎn)矩的變化，同時維持慢速致動器的值。例如，為了維持特定怠速，即時轉(zhuǎn)矩請求可以在ー個范圍內(nèi)變化。如果把預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置為超出這個范圍的水平，那么，能夠使用快速致動器做出維持怠速的即時轉(zhuǎn)矩請求的變化，而不需要調(diào)整慢速致動器。僅僅舉例來說，在火花點火式發(fā)動機(jī)中，火花正時可以是快速致動器值，而節(jié)氣門開ロ面積可以是慢速致動器值?；鸹c火式發(fā)動機(jī)可以通過應(yīng)用火花燃燒燃料包括例如汽油和こ醇。相反地，在壓縮點火式發(fā)動機(jī)中，燃料流量和/或燃料噴射正時可以是快速致動器值，而節(jié)氣門開ロ面積可以用作慢速致動器值。在混合HCCI模式中，火花正時可以是快速致動器值，而節(jié)氣門開ロ面積和/或進(jìn)氣和排氣凸輪定相可以是慢速致動器值。壓縮點火式發(fā)動機(jī)可以通過壓縮燃料燃燒燃料包括例如柴油。當(dāng)發(fā)動機(jī)102是火花點火式發(fā)動機(jī)或以混合模式運轉(zhuǎn)的HCCI發(fā)動機(jī)時，火花致動器模塊126可以是快速致動器并且節(jié)氣門致動器模塊116可以是慢速致動器。在收到新的致動器值之后，火花致動器模塊126也許能改變后面點火事件的火花正吋。當(dāng)把點火事件的火花正時(也稱火花提前)設(shè)置為校準(zhǔn)值時，緊跟著點火事件之后在燃燒沖程中產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。然而，偏離校準(zhǔn)值的火花提前可以減小燃燒沖程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩量。因此，一發(fā)生下一點火事件，火花致動器模塊126就也許能通過改變火花提前改變發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。僅僅舉例來說，在車輛結(jié)構(gòu)校準(zhǔn)階段期間可以確定火花提前與不同的發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)對應(yīng)的表格，并且根據(jù)當(dāng)前發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)從表格中選擇校準(zhǔn)值。
相反地，節(jié)氣門開ロ面積的變化花費更長時間以影響發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。節(jié)氣門致動器模塊116通過調(diào)整節(jié)氣門112的葉片的角度來改變節(jié)氣門開ロ面積。因此，一旦收到新的致動器值，那么當(dāng)節(jié)氣門112根據(jù)新的致動器值從其前一位置移動到新位置時就存在機(jī)械延遲。另外，基于節(jié)氣門開度的氣流變化經(jīng)受進(jìn)氣歧管110中的空氣傳輸延遲。此外，沒有隨著發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的增大而實現(xiàn)進(jìn)氣歧管110中增加的氣流，直到氣缸118在下ー進(jìn)氣沖程接收補(bǔ)充空氣、壓縮該補(bǔ)充空氣并且開始燃燒沖程。按照相位器調(diào)度模塊252的進(jìn)氣和排氣凸輪正時比節(jié)氣門開ロ面積更快但是仍然比基于燃燒事件的控制值像火花正吋、燃料噴射正時和燃料量更慢。使用這些致動器作為例子，能夠通過設(shè)置節(jié)氣門開ロ面積和/或進(jìn)氣和排氣凸輪定相為將允許發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求的值來形成轉(zhuǎn)矩儲備。同時，能夠基于小于預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求的即時轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置火花正時。雖然節(jié)氣門開ロ面積和/或進(jìn)氣和排氣凸輪定相為發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生足夠的空氣流量以產(chǎn)生預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，但是根據(jù)即時轉(zhuǎn)矩請求延遲火花正時(這減小轉(zhuǎn)矩)。發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩因此將等于即時轉(zhuǎn)矩請求。
當(dāng)需要額外的轉(zhuǎn)矩時，例如當(dāng)空調(diào)壓縮機(jī)啟動時，或者當(dāng)牽引控制確定車輪打滑已經(jīng)結(jié)束時，能夠根據(jù)預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置火花正時。通過后面的點火事件，火花致動器模塊126可以使火花提前恢復(fù)至校準(zhǔn)值，這允許發(fā)動機(jī)102產(chǎn)生用已經(jīng)供給的氣流能夠獲得的滿的發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩因此可以迅速地増大到預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，而不經(jīng)歷由改變節(jié)氣門開ロ面積帶來的延遲。當(dāng)發(fā)動機(jī)102是壓縮點火式發(fā)動機(jī)時，燃料致動器模塊124可以是快速致動器并且節(jié)氣門致動器模塊116和/或相位調(diào)度模塊252可以是慢速致動器。用這樣的方式，可以根據(jù)即時轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置燃料質(zhì)量，并且可以根據(jù)預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置節(jié)氣門開ロ面積和/或相位器調(diào)度。節(jié)氣門開ロ面積和/或相位器調(diào)度可以產(chǎn)生比滿足預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求所需的更多的空氣流量。而產(chǎn)生的空氣流量可以大于所噴射燃料的最優(yōu)燃燒所需的。HCCI中的空氣/燃料比通常是稀的并且由發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)速度和負(fù)載確定的空氣流量在一定范圍內(nèi)的變化不影響發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出。發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩因此將等于即時轉(zhuǎn)矩請求并且可以通過調(diào)整燃料流量而迅速增大或減小。可以根據(jù)預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求控制節(jié)氣門致動器模塊116、相位器調(diào)度模塊252和EGR致動器模塊172以控制排放并且最小化渦輪滯后。節(jié)氣門致動器模塊116可以形成真空以經(jīng)由EGR閥170抽取廢氣并且引入進(jìn)氣歧管110中。增壓致動器模塊164也可以用來控制慢速或預(yù)計轉(zhuǎn)矩并建立轉(zhuǎn)矩儲備。軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204可以輸出預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求和即時轉(zhuǎn)矩請求到推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206。在不同的實施中，軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204可以輸出預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求和即時轉(zhuǎn)矩請求到混合優(yōu)化模塊208。混合優(yōu)化模塊208確定通過發(fā)動機(jī)102應(yīng)產(chǎn)生多少轉(zhuǎn)矩并且通過電動機(jī)198應(yīng)產(chǎn)生多少轉(zhuǎn)矩?；旌蟽?yōu)化模塊208然后輸出修正的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求到推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206。在不同的實施中，混合優(yōu)化模塊208可以實施在混合控制模塊196中。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206收到的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求從軸轉(zhuǎn)矩域(車輪處的轉(zhuǎn)矩)轉(zhuǎn)化成推進(jìn)轉(zhuǎn)矩域(曲軸處的轉(zhuǎn)矩)。這個轉(zhuǎn)化可以發(fā)生在混合優(yōu)化模塊208之前、該模塊之后、作為該模塊的一部分或者代替該模塊。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206在包括轉(zhuǎn)化后的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求在內(nèi)的推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求之間仲裁。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206產(chǎn)生仲裁后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求和仲裁后的即時轉(zhuǎn)矩請求?？梢酝ㄟ^從收到的請求中選擇勝利的請求產(chǎn)生仲裁后的轉(zhuǎn)矩。替代地或附加地，可以通過根據(jù)收到的請求中的另ー個或更多個修正收到的請求中的一個來產(chǎn)生仲裁后的轉(zhuǎn)矩。其它推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求可以包括針對發(fā)動機(jī)超速保護(hù)的轉(zhuǎn)矩降低、針對失速預(yù)防的轉(zhuǎn)矩增大以及變速器控制模塊194請求的以適應(yīng)換檔的轉(zhuǎn)矩降低。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求還可以由減速停供燃料事件(DFC0)、離合器停供燃料之后的燃料恢復(fù)產(chǎn)生，其減小發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，此時，駕駛員踩下手動變速器車輛中的離合器踏板以防止發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的加劇(急劇升高)。推進(jìn)轉(zhuǎn)矩請求還可以包括發(fā)動機(jī)停止請求，其可以在檢測到臨界故障時發(fā)起。僅僅舉例來說，重大故障可以包括檢測到車輛被盜、起動電動機(jī)卡住、電子節(jié)氣門控制問題和意外的轉(zhuǎn)矩増大。在不同的實施中，當(dāng)提出發(fā)動機(jī)停止請求時，仲裁選擇發(fā)動機(jī)停止請求作為勝利的請求。當(dāng)發(fā)動機(jī)停止請求出現(xiàn)時，推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206可以輸出零作為仲裁后的轉(zhuǎn)矩。在不同的實施中，發(fā)動機(jī)停止請求可以獨立于仲裁過程而簡單地關(guān)閉發(fā)動機(jī)102。 推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206仍然可以接收發(fā)動機(jī)停止請求以便例如適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)能夠反饋給其他的轉(zhuǎn)矩請求者。例如，可以通知全部其他的轉(zhuǎn)矩請求者，他們已經(jīng)輸?shù)袅酥俨?。RPM控制模塊210也可以輸出預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求給推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206。當(dāng)ECM 114處于RPM模式時，來自RPM控制模塊210的轉(zhuǎn)矩請求可以在仲裁中獲勝。在駕駛員把他們的腳從加速器踏板移開時，例如在車輛空轉(zhuǎn)或者從較高速向下滑坡時，可以選擇RPM模式。替代地或附加地，當(dāng)來自軸轉(zhuǎn)矩仲裁模塊204的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求小于預(yù)定轉(zhuǎn)矩值時，可以選擇RPM模式。RPM控制模塊210從RPM軌跡模塊212接收期望RPM并且控制預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求以減小期望RPM與當(dāng)前RPM之間的差值。僅僅舉例來說，RPM軌跡模塊212可以為車輛下坡輸出線性降低的期望RPM直到達(dá)到空轉(zhuǎn)RPM。RPM軌跡模塊212然后可以繼續(xù)輸出空轉(zhuǎn)RPM作為期望RPM。儲備/負(fù)載模塊206從推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206接收仲裁后的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求。儲備/負(fù)載模塊220可以輸出仲裁后的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求以形成轉(zhuǎn)矩儲備和/或抵償ー個或多個負(fù)載。儲備/負(fù)載模塊220然后輸出調(diào)整后的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求到致動模塊 224。僅僅舉例來說，催化劑起燃過程或冷啟動排放降低過程可以要求延遲的火花提前。儲備/負(fù)載模塊220因此可以增大調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求超出調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求，為冷啟動排放降低過程形成延遲火花。在另一例子中，可以直接改變發(fā)動機(jī)的空氣/燃料比和/或質(zhì)量空氣流量，例如通過診斷的嵌入式當(dāng)量比試驗。在開始這些過程之前，可以形成或増加轉(zhuǎn)矩儲備以迅速彌補(bǔ)這些過程期間由稀化空氣/燃料混合物引起的發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的降低。儲備/負(fù)載模塊220還可以形成或增加轉(zhuǎn)矩儲備以防將來的負(fù)載，例如動カ轉(zhuǎn)向泵操作或空調(diào)(A/C)壓縮機(jī)離合器的接合。當(dāng)駕駛員首先請求空調(diào)時，可以形成用于A/C壓縮機(jī)離合器接合的儲備。儲備/負(fù)載模塊220可以增大調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，同時保持調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求不變，以產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲備。然后，當(dāng)A/C壓縮機(jī)離合器接合時，儲備/負(fù)載模塊220可以通過A/C壓縮機(jī)離合器的估計負(fù)載増加即時轉(zhuǎn)矩請求。
致動模塊224從儲備/負(fù)載模塊220接收調(diào)整后的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求。致動模塊224確定將怎樣獲得調(diào)整后的預(yù)計和即時轉(zhuǎn)矩請求。致動模塊224可以是發(fā)動機(jī)型號專用的。例如，火花點火式發(fā)動機(jī)比對壓縮點火式發(fā)動機(jī)，致動模塊224可以不同地實施或者使用不同的控制方案。在不同的實施中，致動模塊224可以限定全部發(fā)動機(jī)型號公用的模塊與發(fā)動機(jī)型號專用的模塊之間的界線。例如，發(fā)動機(jī)型號可以包括火花點火、壓縮點火及其它類型例如HCCI。致動模塊224之前的模塊例如推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206可以是全部發(fā)動機(jī)型號公用的，而致動模塊224和隨后的模塊可以是發(fā)動機(jī)型號專用的。例如，在火花點火式和混合模式HCCI發(fā)動機(jī)中，致動模塊224可以改變作為慢速致動器的節(jié)氣門112的開度和/或進(jìn)氣和排氣凸輪調(diào)度，允許大范圍的慢速轉(zhuǎn)矩控制。致動模塊224可以使用氣缸致動器模塊120停用氣缸，這也提供大范圍的轉(zhuǎn)矩控制，并且可以涉及駕駛性能和排放事務(wù)。致動模塊224可以使用火花正時作為快速致動器。然而，火花 正時可以不提供同樣大范圍的轉(zhuǎn)矩控制。另外，火花正時的變化(稱為火花儲備能力)可能帶來的轉(zhuǎn)矩控制量可以隨著發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)點和空氣流量改變而變化。在不同的實施中，致動模塊224可以根據(jù)調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求產(chǎn)生空氣轉(zhuǎn)矩請求。空氣轉(zhuǎn)矩請求可以等于調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，設(shè)置氣流以便能夠通過其它致動器的變化來獲得調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求?？諝饪刂颇K228可以根據(jù)空氣轉(zhuǎn)矩請求確定期望的致動器值。例如，空氣控制模塊228可以控制期望的進(jìn)氣歧管絕對壓力(MAP)、期望的節(jié)氣門面積和/或期望的每缸空氣量(APC)。期望的MAP可以用來確定期望的增壓，期望的APC可以用來確定期望的凸輪相位器位置。在不同的實施中，空氣控制模塊228還可以確定EGR閥170的開啟量。致動模塊224還可以產(chǎn)生火花轉(zhuǎn)矩請求、氣缸關(guān)閉轉(zhuǎn)矩請求和燃料轉(zhuǎn)矩請求?；鸹ㄞD(zhuǎn)矩請求可以被火花控制模塊232用來確定把火花正時從校準(zhǔn)火花提前延遲多少(這減小發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩)。氣缸關(guān)閉轉(zhuǎn)矩請求可以被氣缸控制模塊236用來確定停用多少氣缸。氣缸控制模塊236可以命令氣缸致動器模塊120以停用發(fā)動機(jī)102的ー個或多個氣缸。在不同的實施
中，可以一起停用預(yù)定組氣缸。氣缸控制模塊236還可以命令燃料控制模塊240以停止供應(yīng)燃料給停用的氣缸并且可以命令火花控制模塊232以停止提供火花給停用的氣缸。在不同的實施中，一旦已經(jīng)存在于氣缸中的任何燃料/空氣混合物已經(jīng)燃燒，火花控制模塊232就僅僅停止提供火花給氣缸。在不同的實施中，氣缸致動器模塊120可以包括液壓系統(tǒng)，其選擇性地使進(jìn)氣門和/或排氣門與一個或多個氣缸的相應(yīng)的凸輪軸分離以便停用那些氣缸。僅僅舉例來說，通過氣缸致動器模塊120，一半氣缸的氣門作為整體要么液壓相連，要么分離。在不同的實施中，可以只是通過中斷向那些氣缸的燃料供給來停用氣缸，而不停止進(jìn)氣門和排氣門的開啟和關(guān)閉。在這樣的實施中，可以省略氣缸致動器模塊120。 燃料控制模塊240可以根據(jù)來自致動模塊224的燃料轉(zhuǎn)矩請求改變提供給每個氣缸的燃料量。在火花點火式發(fā)動機(jī)的正常運轉(zhuǎn)期間，燃料控制模塊240可以以空氣引導(dǎo)模式操作，其中，燃料控制模塊240通過根據(jù)氣流控制燃料流量努力維持化學(xué)計量空氣/燃料比。燃料控制模塊240可以確定燃料質(zhì)量，該燃料質(zhì)量在與每缸空氣量的當(dāng)前量結(jié)合時將獲得化學(xué)計量燃燒。燃料控制模塊240可以通過燃料供應(yīng)速度命令燃料致動器模塊124以噴射這個燃料質(zhì)量給每個在用氣缸。在壓縮點火系統(tǒng)中，燃料控制模塊240可以以燃料弓I導(dǎo)模式操作，其中，燃料控制模塊240確定每個氣缸的燃料質(zhì)量，其滿足燃料轉(zhuǎn)矩請求，同時最小化排放、噪聲和燃料消耗。在燃料引導(dǎo)模式中，根據(jù)燃料流量控制氣流并且可以控制氣流以獲得稀的空氣/燃料比。另外，可以維持空氣/燃料比在預(yù)定水平之上，這可以在動態(tài)發(fā)動機(jī)運轉(zhuǎn)狀態(tài)中防止過多的微粒產(chǎn)生。模式設(shè)置可以確定致動模塊224怎樣處理調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求。模式設(shè)置可以提供給致動模塊224，例如通過推進(jìn)轉(zhuǎn)矩仲裁模塊206，并且可以選擇包括不活動模式、中意模式、最大范圍模式和自動致動模式在內(nèi)的模式。在不活動模式中，致動模塊224可以忽略調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求并且根據(jù)調(diào)整后 的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求設(shè)置發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。致動模塊224因此可以設(shè)置火花轉(zhuǎn)矩請求、燃料轉(zhuǎn)矩請求、氣缸關(guān)閉轉(zhuǎn)矩請求和燃料轉(zhuǎn)矩請求為調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求，這最大化當(dāng)前發(fā)動機(jī)空氣流量狀態(tài)的發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。替代地，致動模塊224可以設(shè)置這些請求為預(yù)定(例如范圍外的高)值以通過延遲火花、停用氣缸或降低燃料/空氣比而中止轉(zhuǎn)矩降低。在中意模式中，致動模塊224輸出調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求作為空氣轉(zhuǎn)矩請求并且在以火花點火和混合模式HCCI時通過僅僅調(diào)整火花提前以及在以稀HCCI模式運轉(zhuǎn)時通過調(diào)整燃料量和/或燃料噴射正時而努力獲得調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求。致動模塊224因此輸出調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求作為火花轉(zhuǎn)矩請求和/或燃料轉(zhuǎn)矩請求?；鸹刂颇K232將盡可能地延遲火花并且燃料控制模塊240將盡可能地修正燃料量和/或燃料噴射正時以努力分別獲得火花或轉(zhuǎn)矩請求。如果期望的轉(zhuǎn)矩降低大于火花儲備容量(火花延遲可獲得的轉(zhuǎn)矩降低量)或燃料儲備容量(燃料量和/或燃料噴射正時可獲得的轉(zhuǎn)矩降低量)，可以不獲得該轉(zhuǎn)矩降低。那么發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩將大于調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求。在最大范圍模式中，致動模塊224可以輸出調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求作為空氣轉(zhuǎn)矩請求，輸出調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求作為火花或燃料轉(zhuǎn)矩請求。另外，當(dāng)單獨減小火花提前或改變?nèi)剂狭坎荒塬@得調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求時，致動模塊224可以減小氣缸關(guān)閉轉(zhuǎn)矩請求(由此停用氣缸)。在自動致動模式中，致動模塊224可以根據(jù)調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求減小空氣轉(zhuǎn)矩請求。在不同的實施中，可以僅僅減小空氣轉(zhuǎn)矩請求到允許火花控制模塊232通過調(diào)整火花提前而獲得調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求所必需的程度或允許燃料控制模塊240通過調(diào)整燃料量和燃料噴射正時而獲得調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求所必需的程度。因此，在自動致動模式中，在盡可能少地調(diào)整空氣轉(zhuǎn)矩請求的同吋，獲得調(diào)整后的即時轉(zhuǎn)矩請求。換句話說，通過盡可能地減小火花點火和混合HCCI模式中的快速響應(yīng)的火花提前和HCCI模式中的燃料量/正時，最小化對較慢響應(yīng)的節(jié)氣門開啟和凸輪調(diào)度的利用。這允許發(fā)動機(jī)102盡快重新產(chǎn)生調(diào)整后的預(yù)計轉(zhuǎn)矩請求。轉(zhuǎn)矩估計模塊244可以估計發(fā)動機(jī)102的轉(zhuǎn)矩輸出。這個估計的轉(zhuǎn)矩可以由空氣控制模塊228用于執(zhí)行對發(fā)動機(jī)空氣流量參數(shù)例如節(jié)氣門面積、MAP和相位器位置的閉環(huán)控制。例如，可以如下定義火花點火模式中的轉(zhuǎn)矩關(guān)系
權(quán)利要求
1.一種用于均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括 第一模塊，其確定所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載；和 第二模塊，其基于所確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，所述第二模塊通過控制所述HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
2.如權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所確定的負(fù)載大于所述預(yù)定閾值時，所述第ニ模塊通過控制氣流和燃料質(zhì)量與燃料噴射正時中的至少ー者來增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
3.如權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二模塊通過經(jīng)由進(jìn)氣和排氣凸輪相位器分別控制進(jìn)氣門和排氣門正時來控制氣流。
4.如權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)所確定的負(fù)載小于所述預(yù)定閾值時，所述第ニ模塊通過控制燃料質(zhì)量與燃料噴射正時中的至少ー者來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
5.如權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，進(jìn)一歩地包括第三模塊，其在所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時通過以次最優(yōu)運轉(zhuǎn)狀態(tài)運轉(zhuǎn)所述HCCI發(fā)動機(jī)來產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩儲備。
6.如權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二模塊使所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩增大小于或等于所述轉(zhuǎn)矩儲備的量。
7.如權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中，所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載增大是以下至少ー者的結(jié)果(i )啟動空調(diào)(A/C )壓縮機(jī)、(i i )啟動動カ轉(zhuǎn)向(PS )泵和(i i i )切換變速器。
8.如權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中，所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載增大是減速停供燃料(DFCO)事件結(jié)束的結(jié)果。
9.如權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第二模塊在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速控制期間增大所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
10.ー種用于控制均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機(jī)的方法，所述方法包括 確定所述HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時所述HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載；和 基于所確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，通過控制所述HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制所述HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于均質(zhì)充量壓燃發(fā)動機(jī)中的轉(zhuǎn)矩控制的系統(tǒng)和方法。具體地，一種用于均質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)包括第一和第二模塊。第一模塊確定HCCI發(fā)動機(jī)以HCCI燃燒模式運轉(zhuǎn)時HCCI發(fā)動機(jī)上的負(fù)載。第二模塊基于確定的負(fù)載和預(yù)定閾值控制HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，其中，第二模塊通過控制HCCI發(fā)動機(jī)的燃料供給來控制HCCI發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。
文檔編號F01L1/34GK102787925SQ20121015530
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者B.W.莫謝羅施, D.W.伯利, V.拉馬潘 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司